×
10.07.2019
219.017.a9df

Полевой тиристор с неизолированным фоточувствительным оптическим затвором и светоизлучающим p-n-переходом

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Полевой тиристор выполнен из полупроводника n-типа с одним неизолированным фоточувствительным оптическим затвором на фоточувствительном полупроводнике p-типа. При попадании фотонов на фоточувствительный оптический затвор электроны приобретают энергию и могут покинуть фоточувствительный оптический затвор, придав ему положительный заряд. Это, в свою очередь, приведет к прохождению электронов от истока с отрицательным потенциалом к стоку с положительным потенциалом, а также в сторону фоточувствительного оптического затвора через светоизлучающий p-n-переход, что вызовет генерацию фотонов. Попадание этих фотонов на фоточувствительный оптический затвор приведет к еще большему выходу электронов и увеличению на нем положительного потенциала. В результате полевой тиристор полностью будет открыт и через него будет течь максимально допустимый ток. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия тиристора. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем.

Известен светотранзистор [1] с низким уровнем тепловыделений, светотранзистор [2] с высоким быстродействием и светотиристор [3]. Во всех этих устройствах используются биполярные полупроводниковые структуры. Для повышения быстродействия целесообразно использовать униполярные полупроводниковые структуры.

Также известен прецизионный датчик фотонов [4], у которого внутри тиристора сформирована оптическая положительная обратная связь между p-n-переходами для лавинообразного нарастания тока при попадании фотона в фоточувствительный n-p-переход. Недостатком данного устройства является меньшее быстродействие за счет прохождения электронов через p-n-переходы.

Цель изобретения – повышение быстродействия тиристора.

Это достигается тем, что в отличие от обычного полупроводникового p-n-p-n тиристора, полевой тиристор производится только из полупроводника n-типа с одним неизолированным фоточувствительным оптическим затвором на полупроводнике p-типа изготавливаемым из фоточувствительного материала (металла с малым уровнем работы выхода электронов). При попадании фотонов на фоточувствительный оптический затвор электроны приобретают энергию и могут покинуть фоточувствительный оптический затвор, придав ему положительный заряд. Это, в свою очередь, приведет к прохождению электронов от истока с отрицательным потенциалом к стоку с положительным потенциалом, а также в сторону фоточувствительного оптического затвора через светоизлучающий p-n-переход, что вызовет генерацию фотонов. Попадание этих фотонов на фоточувствительный оптический затвор приведет к еще большему выходу электронов и увеличению на нем положительного потенциала. В результате полевой тиристор полностью будет открыт и через него будет течь максимально допустимый ток.

На фиг. 1 изображена схема полевого тиристора с неизолированным фоточувствительным оптическим затвором и светоизлучающим p-n-переходом.

Тиристор работает следующим образом: через полупроводниковый кристалл n-типа 1 со светоизлучающим p-n-переходом 6 протекает поток электронов от истока 3 с отрицательным потенциалом к стоку 4 с положительным потенциалом под действием приложенной разности потенциалов. Исток 3 с отрицательным потенциалом и сток 4 с положительным потенциалом выполнены в виде металлических электродов с зеркальными поверхностями. В зависимости от заряда на фоточувствительном оптическом затворе 2, находящимся на полупроводнике p-типа 5, величина запрещенной зоны в полупроводниковом кристалле n-типа 1 на светоизлучающем p-n-переходе 6 будет различной. В начальный момент времени на затвор 2 через резистор 8 поступает отрицательный потенциал от источника питания, который создает запирает полевой тиристор. При попадании фотона на затвор 2 электроны приобретут энергию достаточную для покидания поверхности электрода, что придаст ему положительный потенциал для открывания полевого тиристора. Чем больше положительный потенциал на фоточувствительном оптическом затворе 2, тем больший поток электронов будет проходить от истока 3 с отрицательным потенциалом к стоку 4 с положительным потенциалом. Некоторая часть электронов от истока 3 с отрицательным потенциалом будет проходить через светоизлучающий p-n-переход 6 к фоточувствительному оптическому затвору 2. Это приведет к генерации фотонов часть из которых попадет на фоточувствительный оптический затвор 2 сразу, а оставшаяся часть, после отражения от зеркальных поверхностей металлических электродов - исток 3 с отрицательным потенциалом, сток 4 с положительным потенциалом и зеркальной поверхности 7, также попадет на фоточувствительный оптический затвор 2. В результате фоточувствительный оптический затвор 2 потеряет электроны и приобретет больший положительный потенциал. Это, в свою очередь, увеличит поток электронов через полевой тиристор и еще больше усилит генерацию фотонов на светоизлучающем p-n-переходе 6. Такая положительная обратная связь в полевом тиристоре приведет к лавинообразному нарастанию величины тока и полному открываю тиристора с высоким быстродействием за счет того, что потенциалом на затворе управляют не электроны, а фотоны, имеющие максимально возможную скорость. Для возвращения полевого тиристора в исходное закрытое состояние необходимо на короткое время отключить на нем питание, как и на обычном биполярном тиристоре.

В качестве материалов для изготовления полевого тиристора с неизолированным фоточувствительным оптическим затвором и светоизлучающим p-n-переходом могут быть использованы любые материалы, традиционно используемые при изготовлении светодиодов, а именно фосфид галлия (GaP), нитрид галлия (GaN), карбид кремния (SiC).

Разработанный полевой тиристор является логическим продолжением развития светодиодных и светотранзисторных электронных компонентов и имеет широкие перспективы для применения в сверхбольших интегральных схемах.

Литература

1. Патент РФ на изобретение №2487436. Светотранзистор / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А., опубл. 10.07.2013.

2. Патент РФ на изобретение № 2507632. Светотранзистор с высоким быстродействием / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д., Юсуфов Ш.А. Опубл. 20.02.2014.

3. Патент РФ № 2562744. Светотиристор / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. Опубл. 10.09.2015.

4. Патент РФ № 2673987. Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя излучающими p-n-переходами / Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Козлов В.В., Михайлов А.К. Опубл. 03.12.2018. Бюл. №34.


Полевой тиристор с неизолированным фоточувствительным оптическим затвором и светоизлучающим p-n-переходом
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-2 of 2 items.
10.07.2019
№219.017.a9eb

Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими переходами выполнено в виде двух полупроводниковых тиристоров, причем в первом тиристоре центральный p-n-переход изготовлен фоточувствительным,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693834
Дата охранного документа: 05.07.2019
02.10.2019
№219.017.cb37

Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Биполярный полупроводниковый транзистор с тиристорным эффектом согласно изобретению выполнен в виде полупроводниковой n-p-n-структуры, при этом электрод базы вместо обычного металлического электрода выполнен из фоточувствительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701184
Дата охранного документа: 25.09.2019
Showing 1-10 of 49 items.
20.02.2014
№216.012.a3aa

Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода. Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507613
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3bd

Светотранзистор с высоким быстродействием

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Светотранзистор с высоким быстродействием, выполненный в виде биполярного транзистора с p-n-p или n-p-n-структурой, согласно изобретению в нем p-n-переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону, сформирован в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507632
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.07.2014
№216.012.e542

Тепловая труба с применением трубчатых оптоволоконных структур

Изобретение относится к устройствам для отвода тепла от компонентов радиоэлектроники с высокой мощностью тепловыделений, в частности к тепловым трубам, и может использоваться в различных областях электронной промышленности. Тепловая труба с применением трубчатых оптоволоконных структур,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524480
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.02.2015
№216.013.2c9b

Энергоэффективное охлаждающее устройство

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры. Технический результат - повышение энергоэффективности системы охлаждения. Устройство содержит светоизлучающий термомодуль с линейным расположением p-n-переходов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542887
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.07.2015
№216.013.6828

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде электромагнитной энергии на основе диодов ганна

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода, например к способам охлаждения компьютерного процессора. Цель изобретения - улучшение процесса охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов. Для достижения поставленной цели разработано термоэлектрическое устройство, состоящее из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558217
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.09.2015
№216.013.79b1

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров

Использование: для охлаждения и теплоотвода, например охлаждения компонентов компьютерной техники. Сущность изобретения заключается в том, что способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров заключается в применении термомодуля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562742
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.79b3

Светотиристор

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Согласно изобретению в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим p-n-переходом в светотиристоре в открытом состоянии два перехода являются излучающими, а один переход поглощает тепловую энергию. При этом происходит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562744
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.79b5

Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде электромагнитной энергии на основе туннельных диодов

Изобретение относится к способам охлаждения и теплоотвода от тепловыделяющих электронных компонентов. В способе отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов использовано термоэлектрическое устройство, состоящее из термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562746
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.10.2015
№216.013.8480

Устройство охлаждения на основе нанопленочных термомодулей

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например, к устройствам для охлаждения электронных компонентов. Техническим результатом является повышение эффективности системы охлаждения. Термоэлектрическое устройство выполнено в виде многослойного термомодуля, в котором в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565523
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.02.2016
№216.014.ce4f

Термоэлектрический генератор с высоким градиентом температур между спаями

Изобретение относится к области термоэлектричества и может быть использовано в термоэлектрических генераторах. Технический результат: повышение эффективности за счет уменьшения кондуктивных паразитных потерь между горячими и холодными спаями, уменьшением паразитных джоулевых тепловыделений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575614
Дата охранного документа: 20.02.2016
+ добавить свой РИД